本發明涉及道路檢測,尤其是涉及一種無損檢測瀝青路面層間黏結狀態的方法。
背景技術:
1、我國高速公路主要由瀝青混合料路面構成,瀝青混合料路面分為上面層、中面層、下面層,每相鄰兩層的交互部分稱為層間界面。在實際施工過程中,為了保證瀝青路面各層達到理想的“完全連續狀態”,通過向瀝青路面的上面層與中面層、中面層與下面層之間灑布瀝青類黏層材料,使各面層之間充分黏結,較好的瀝青路面層間黏結狀態可以提高上面層與中面層、中面層與下面層、下面層與基層之間的黏結強度,減少由路基產生的反射裂縫,防止基層被水侵蝕、達到良好的耐久性和結構承載能力,增加道路的服役壽命等重要作用。
2、層間黏結狀態是影響瀝青路面服役壽命最重要的因素之一,若瀝青路面層間黏結不良,會削弱道路的整體完整性,導致其結構層承載能力降低。發生層間剪切應力的區域,容易出現月牙形推擠裂紋等早期病害,隨著使用時間增加甚至產生推移、擁包等嚴重路面病害,降低道路的通行能力。因此及時對瀝青路面層間黏結狀況進行準確檢測,可使管理者能夠對早期層間黏結不良區域進行維修養護,防止病害進一步擴大,提高道路使用壽命。
3、目前,對于瀝青路面層間黏結狀況的研究主要集中在面層和基層之間,對于面層間(上面層和中面層)層間黏結狀況研究較少,而且對于傳統瀝青路面層間黏結狀況評價只能通過鉆芯取樣法進行檢測,由于取芯具有破壞性,而且有數量限制,“以點代面”不能較好的反映檢測路段的層間黏結強度的分布情況。相比之下三維探地雷達可以快速、無損的對路面裂縫、空洞等病害進行評估,但對于瀝青路面的層間黏結情況研究較少。
4、因此,亟需研究一種能夠對瀝青路面的層間黏結情況進行判斷的方法。
技術實現思路
1、本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種無損檢測瀝青路面層間黏結狀態的方法,采用堆積比峰法以及對應的層間黏結系數指標,對瀝青路面的層間黏結狀態進行無損預估,無需封閉交通,快速且高效。
2、本發明的目的可以通過以下技術方案來實現:
3、本發明提供一種無損檢測瀝青路面層間黏結狀態的方法,包括以下步驟:
4、s1:選取預設長度的瀝青路面作為檢測路段并設置采樣點,獲得芯樣;
5、s2:采用三維探地雷達空氣耦合式天線對瀝青路面進行數據采集,將采集到的數據導入軟件中,調整參數,并結合檢測路面的層間位置處的深度a為0時的數值,計算獲得s1中采樣點的表面電磁波反射振幅值a0,并篩選有效數據;
6、s3:基于s2中采集到的數據,調整參數后結合檢測路面的層間位置處的深度a為a時的數值,計算獲得s1中采樣點的層間反射振幅值an;
7、s4:結合s2中的表面電磁波反射振幅值a0與s3中的層間反射振幅值an,計算檢測路段全部采樣點的層間黏結系數,獲得檢測路段的實測層間黏結系數;
8、s5:將s1中的芯樣進行剪切試驗,獲得每個芯樣的最大抗剪強度,計算芯樣的預估層間黏結系數,并將預估層間黏結系數與s4中實測層間黏結系數進行比值,獲得檢測路段的修正系數;
9、s6:取s5中多個芯樣的修正系數,與預估最大抗剪強度進行計算,獲得檢測路段各采樣點的實際最大抗剪強度;
10、s7:繪制檢測路段的層間黏結系數分布圖,并預設閾值,根據層間黏結系數分布圖判斷瀝青路面的層間黏結狀態,對層間黏結不良的區域進行取芯驗證或病害處治。
11、進一步地,s1中,若檢測路段長度大于30km,則每隔15cm設置一個采樣點;若檢測路段長度在10-30km之間,則每隔7.5cm設置一個采樣點;若檢測路段長度小于10km,則每隔3.5cm設置一個采樣點。
12、進一步地,s2中,所述調整參數具體為:將3dr?examiner軟件中passive中horizontal?filter?length設置為480、frequency?cut?off?limit(mhz)設置為450、timeto?remove(ps)設置為10;
13、s3中,所述調整參數具體為:將passive中horizontal?filter?length設置為530,frequency?cut?off?limit(mhz)設置為400,autoscale中percentage?below?max設置為90,multiplier設置為5,time?to?remove(ps)設置為5。
14、進一步地,s2中,調整好參數后,選擇process?processed?settings,進行時頻轉化,將轉化后獲得數據結果導入matlab中,并結合檢測路面的層間位置處的深度數據a,獲得表面電磁波反射振幅值a0;
15、所述表面電磁波反射振幅值a0的計算公式為:a0=d2,其中d為a=0時的數值。
16、進一步地,s2中,所述篩選有效數據的過程具體為:令a=0時的數據為表面電磁波反射振幅值,令a=a時的數據為層間反射振幅值,將a=0到a處的所有數據進行正數篩選,以及正峰值篩選,并按照深度進行排列,將每相鄰3個點的平均值乘以5獲得結果c,以結果c為基礎,剔除3個點中大于結果c的數據,獲得有效數據。
17、進一步地,s3中,所述層間反射振幅值an的計算公式為
18、
19、其中,b為深度a=a時的數值,d為深度a=0時的數值。
20、進一步地,s4中,所述層間黏結層系數為將某一采樣點處路表面層到中面層表面處全部的表面電磁波正反射振幅值進行疊加求和,計算求和數值與表面電磁波反射振幅值a0的比值;
21、層間黏結層系數采用以下公式計算:
22、
23、其中,a0為瀝青路面的表面電磁波正反射振幅值;n為需檢測的路面深度,且隨探測深度的增加而增加;aibi為瀝青路面層間到表面處的黏結系數累加值;ipibi為層間位置處的黏結系數;ibi為瀝青路面層間黏結系數。
24、進一步地,s5中,將s1中的芯樣進行剪切試驗獲得最大抗剪強度,再將最大抗剪強度帶入層間黏結系數與抗剪強度預估模型中獲得預估層間黏結系數;
25、所述層間黏結系數與抗剪強度預估模型為:
26、y=5.212-6.246×10-4×e4.176x
27、其中,y為預估層間黏結系數;x為最大抗剪強度,mpa。
28、進一步地,s7中,對低于閾值的區域進行gps坐標反算,確定具體位置,并根據反算結果,采用rtk對特殊區域進行精準定位,再取芯驗證或病害處治。
29、進一步地,s6中,具體過程為:
30、將s5中多個芯樣得到的修正系數取平均值,獲得綜合修正系數,并將預估最大抗剪強度與綜合修正系數相乘,獲得檢測路段各采樣點修正后的實際最大抗剪強度;
31、所述預估最大抗剪強度通過將s5中得到預估層間黏結系數代入層間黏結系數與抗剪強度預估模型中,獲得整個檢測路面的預估最大抗剪強度。
32、與現有技術相比,本發明具有以下優點和有益效果:
33、1、本發明能夠以正常車速對瀝青路面的層間黏結狀態進行檢測,無需封閉交通,非常快速、高效、無損。
34、2、本發明能夠最大程度降低對路面的破壞,只需要取6個芯樣便可對此路段進行檢測。
35、3、本發明能夠預估全部瀝青路面的層間黏結狀況,以及任意位置處的抗剪強度。當采樣間隔設置足夠小時,理論上可以面算路面全部點的層間黏結狀況。